No Slide Title

Kuantum Teorisi ve Atomların
Elektronik Yapısı
Kaynak: Fen ve Mühendislik Bilimleri için
KİMYA
Raymond CHANG
1
Dalganın Özellikleri
Dalgaboyu (l) bir dalganın ardışık iki eş noktası
arasındaki mesafedir.
Genlik dalganın tepe noktasının dalganın orta noktasına
olan dikey mesafesidir.
Frekans (n) sabit bir noktadan 1 sn de geçen dalga sayısıdır.
(Hz = 1 çevrim/s).
Dalganın Hızı (u) = l x n
2
Maxwell (1873), görünür ışığın elektromagnetik
dalgalardan oluştuğunu ileri sürmüştür.
Elektromagnetik
radyasyon enerjinin
elektromegnetik dalgalar
halinde taşınımıdır.
Işığın (vakumdaki) hızı (c) = 3.00 x 108 m/s
Tüm elektromagnetik radyasyon için
lxn=c
3
4
Enerji (ışın) kesikli birimler
halinde (kuantum)
yayılır veya absorplanır.
E=hxn
Planck sabiti (h)
h = 6.63 x 10-34 J•s
5
KUANTUM SAYILARI
Kuantum sayıları H atomu için Schrodinger Dalga
Denkleminin çözümü sonucu ortaya çıkmıştır. Diğer
çok elektronlu atomlar için kuantum mekaniği ile
çözülmüştür.
Orbitaller dolayısı ile elektronlar hakkında bilgi
verir.Toplam 4 tanedir.
kuantum sayıları (n, l, ml, ms)
1. n Baş Kuantum Sayısı
2. l Açısal momentum (yan kuantum sayısı)
3. ml Magnetik kuantum sayısı
4. ms Elektron spin kuantum sayısı
6
1-BAŞ KUANTUM SAYISI n
Elektron bulutunun yani orbitallerin boyutunu verir.
n = 1, 2, 3, 4, ….7 olabilir.
Bu sayılar peryodik cetveldeki peryotları ifade eder.
(1.peryot,2.peryot,3.peryot gibi)
n ne kadar büyük olursa orbitalde e nun çekirdeğe uzaklığı
o kadar büyük olur ve orbital de o derece büyük ve kararsız
olur.
Sayıların yanı sıra harflerde kullanılır.
12 3 4 5 6 7
KL M NOP
7
e- un çekirdeğe olan uzaklığını ifade eder.
n=1
n=2
n=3
8
e- yoğunluğunun % 90 ı
1s orbital
9
KUANTUM SAYILARI: (n, l, ml, ms)
2- AÇISAL MOMENTUM KUANTUM SAYISI l
Verilen bir n değeri için , l = 0, 1, 2, 3, … n-1
l nin alabileceği değerler n ye bağlıdır.
l= n-1 tane olabilir.
n = 1, l = 0
n = 2, l = 0 veya 1
n = 3, l = 0, 1, veya 2
l=0
l=1
l=2
l=3
s orbital
p orbital (hem s hem p orb içerir)
d orbital
f orbital
e- nun kapladığı “hacmin” şeklini gösterir
10
Örn= n=1 ise l= 1-1=0 olur s orb
n=2 ise l= 2-1=1 olur p orb
p orbt. 2 alt kabuktan oluşur.yani 0,1 olabilir.( hem s hem p
orbt. İçerir)
Harflerle ifadesi
l
0 1 2 3 4 5
Orb ismi s p d f g h
Aynı n değerine sahip orbitallere kabuk denir( örn 2s ve 2p)
Aynı n ve l değerine sahip bir veya daha fazla orbital ise
alt kabuk(tabaka) olarak ifade edilir.
Örn n=2 ise l= 0,1 olabilir ( 2s ve 2 p yi ifade eder ve kabuktur)
2p ise 3 tane alt kabuktan oluşur.
2p __ __ __
2px 2py 2pz
11
l = 0 (s orbitalleri)
l = 1 (p orbitalleri)
12
l = 2 (d orbitalleri)
13
kuantum sayıları: (n, l, ml, ms)
3- MANYETİK KUANTUM SAYISI ml
l nin verilen bir değeri için
ml = -l, …., 0, …. +l
ml = 2l+1
Ml aynı zamanda alt tabaka orbitallerinin de sayısını verir.
Her alt tabak bir veya daha fazla orbitalden oluşmuştur.
Eğer l = 1 (p orbital) ise , ml = -1, 0,1
Eğer l = 2 (d orbital),
ml = -2, -1, 0, 1, 2
Orbitallerin uzaydaki yönelimi
14
l= =1 ise ml = -1, 0, 1
Uzaydaki 3 farklı yönelim
15
l= 2 ise ml = -2, -1, 0, 1, 2
Uzaydaki 5 farklı yönelim
16
4- SPİN KUANTUM SAYISI ms
(n, l, ml, ms)
ms = +½ veya -½
ms = +½
ms = -½
17
18
Schrodinger Dalga Denklemi
Kuantum sayıları: (n, l, ml, ms)
Yörünge – elektronlar aynı n değerini alır.
Alt yörünge – aynı n ve l değerini alan elektronlar bulunur.
Orbital – elektronlar aynı n, l, ve ml değerlerini, alır.
Bir orbital kaç elektron barındırır ?
Eğer n, l, ve ml aynı ise o zaman ms = ½ or - ½
y = (n, l, ml, ½) veya y = (n, l, ml, -½)
Bir orbital 2 elektron bulundurur.
19
kuantum sayıları: (n, l, ml, ms)
Atomdaki elektronun bulunabileceği enerji seviyeleri onun
kendisine özgü Dalga fonksiyonu (Ψ) ile tanımlanır
Pauli dışarlama prensibi – bir atomdaki iki elektron aynı
dört kuantum sayısını alamaz
Wolfgang Ernst Pauli
20
n=2 de kaç tane p orbitali vardır ?
n=2
Eğer l = 1, ise ml = -1, 0, +1
2p
3 orbital
l=1
3d alt kabuğunda kaç orbital bulunur?
n=3
3d
l=2
Eğer l = 2, ise ml = -2, -1, 0, +1, +2
5 adet d orbitai ve toplam 10 e- bulunur.
21
Elektronların bir alt kabuktaki en kararlı dağılımı en fazla
paralel spinin olduğu haldir (Hund Kuralı).
Örn 4d alt kabuğundaki n, l ve ml yi bulun
n=4
d orbitali olduğu için l=2 dir.
ml= -l….0….+l
-2 -1 0 +1 +2 5 tane değer alabilir
ml= 2l+1
ml=2(2)+1=5
Örn 3p alt kabuğundaki n, l ve ml yi bulun
n=3
p orbitali olduğu için l=1 dir.
ml= -l….0….+l
-1 0 +1
3 tane değer alabilir
ml= 2l+1
ml=2(1)+1=3
22
Örn baş kuantum sayısı 3 ile belirlenen toplam
orbital sayısı kaçtır.
n=3
l= n-1=2 yani 0,1,2 olabilir
l=0 ise ml= 2l+1=1
l= 1 ise ml= 2l+1=3
l= 2 ise ml= 2l+1=5
9
Orbital sayısı = n2=32=9
e sayısı 9x2=18
23
Elektronlar orbitalleri en düşük enejili olandan
başlayarak doldururlar.
(Aufbau Prensibi)
??
Li 3 electrons
Li 1s22s1
H 1 electron
H 1s1
24
Çok elektronlu bir atomda orbitallerin doldurulması
25
4 kuantum sayısı (n,l,ml,ms) bir atomdaki bütün eları
tanımlamaya yetmektedir.yani adreslenebilir.
Örn : 2s orbitalinde bulunan 1 e nun alabileceği
tüm kuantum sayılarını (n,l,ml,ms) ile gösteriniz
2s n=2
l= 0 (s orb)
ml=0 ( 1 tane)
ms= +1/2, -1/2
(2,0,0,+1/2)
(2,0,0,-1/2)
26
Örn : 3p orbitalinde bulunan 1 e nun alabileceği tüm kuantum
sayılarını (n,l,ml,ms) ile gösteriniz
3p
n=3
l= 1 (p orb)
ml= 2l+1=3 ( -1,0,+1)
ms= +1/2, -1/2
(3,1,-1,+1/2)
(3,1, 0,+1/2)
(3,1,+1,+1/2)
(3,1,-1,-1/2)
(3,1, 0,-1/2)
(3,1,+1,-1/2)
27
Elektron konfigurasyonu elektronların değişik orbitallere
nasıl dağıldığını gösterir.
Alt kabuk yada orbitaldeki
elekronların sayısı
1s1
Baş kuantum sayısı, n
açısal momentum
kuantum sayısı l
Orbital diagramı
H
1s1
28
29
Paramagnetik
çiftleşmemiş elektronlar
2p
Diamagnetik
Tüm elektronlar çift
2p
30
31
32
33
34
35
36
37
36
18
38
???
39
???
40
28
48
46
41
arası (Sc-Cu) elementler geçiş
elementleridir.
•Bunlarda ya dolmamış d orbitalleri ya da çabucak
iyonlaşıp dolmamış d orb. oluştururlar.
• Z=21-29
• Geçiş elementlerinin e dizilişlerinde Hund kuralına
göre önce 4s sonra 3 d ye elektron yerleşir.
•e boşalırken de aynen önce 4s sonra 3 d boşalır.
Fakat 2 istisna vardır:
42
24Cr
2 3d4 beklenirken oysaki
[Ar]4s
18
1
5
18 [Ar]4s 3d
29Cu
2 3d9 beklenirken oysaki
[Ar]4s
18
2
10
18 [Ar]4s 3d
Bunun nedeni yarı dolu veya tam dolu d orb. Daha kararlı
olmasıdır.
Soru: 26Fe3+ mag.öz. Nedir.
26Fe
18[Ar]4s
Fe233+ 18[Ar]
2
3d6
3d5 paramagnetik
43
Soru: 25Mn2+ mag.öz. Nedir.
25Mn
2 3d5
[Ar]4s
18
Mn232+ 18 [Ar]
3d5 paramagnetik
Soru: 30Zn2+ mag.öz. Nedir.
30Zn
18 [Ar]4s
Zn282+ 18 [Ar]
2
3d10
3d10 diamagnetik
44
Mg un elektron konfigürasyonu nedir ?
12 Mg
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s
1s22s22p63s2
2 + 2 + 6 + 2 = 12 electron
Kısaca [Ne]3s2
[Ne] 1s22s22p6
Cl un en dış elektronunun muhtemel 4 kuantum sayısını
yazınız.
17 Cl
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s
1s22s22p63s23p5
2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 elektron
En dış (son) elektron 3p orbitalinde bulunur.
n=3
l=1
ml = -1, 0, or +1
ms = ½ or -½
45
Periyodik cetvelde elementlerin, elektronler tarafından
doldurulan kabuklarına göre sınflandırılması
46
47